JP6008982B2 - 連続可変トランスミッション用の異なるタイプの横断部材を備えた駆動ベルト - Google Patents

Description

本発明は、連続可変トランスミッションのための駆動ベルトに関し、その駆動ベルトは、特にトランスミッションの２つのプーリの周りに配置されるよう構成されており、かつトランスミッションプーリに接触するための複数の個別の横断エレメントまたは横断部材と、トランスミッションの横断部材を搬送および案内するための１つまたは複数の無端の、すなわち環状のキャリアとを備えている。このタイプの駆動ベルトはプッシュベルトとしても知られている。

駆動ベルトの各無端キャリアは、通常、複数の重なり合った連続した可とうの金属バンドで構成されており、リングセットとしても知られている。各無端キャリアは、少なくとも部分的に、横断部材に設けられている凹部に挿入される。駆動ベルトが備えている無端キャリアが１つだけの場合、そのキャリアは、通常、駆動ベルトの半径方向外側に向けて開口している横断部材の中央凹部に配置される。しかし、通常、駆動ベルトは少なくとも２つの無端キャリアを備えており、無端キャリアは横断部材の２つの凹部の各一方に配置されている。その際、その凹部は、横断部材、すなわち駆動ベルトの各軸方向面または各側面に向かって開口している。

駆動ベルトの横断部材は、１つまたは複数の無端キャリアの全周に沿って実質的に１列に連続して摺動可能に配置されており、それによって、これらの部材が、駆動ベルトの動きに関連した力を伝達することができる。横断部材は、２つの本体表面を備えており、２つの本体表面は、少なくとも部分的に、実質的に互いに平行に延びており、かつ横断部材の（局所的な）厚さだけ周囲の側面によって互いから離れている。キャリアの全周に沿って見られるように、横断部材は、比較的小さな寸法、すなわち厚さを有しており、それによって、数百個の横断部材が駆動ベルトに配置されている。隣り合う横断部材は、互いに対して傾くことができるように設計されており、それによって、ベルトが曲線軌道をたどることができる。そのような相対的な傾きを提供かつ制御するために、駆動ベルトにおいて接触し合っている２つの隣り合う横断部材の２つの本体表面の少なくとも一方は、半径方向で見て凸状に曲がっている、各本体表面の軸方向および半径方向に延びた部分の形をした、いわゆるロッキングエッジを備えている。この点において、半径方向は、円形軌道に配置されている駆動ベルトに関して定義されていることに留意すべきである。

横断部材の側面の、主に軸方向、すなわち幅方向に方向付けられた部分は、波形になっており、特にプーリの２つの円錐シーブの間で幅方向に挟まれることによってトランスミッションプーリに摩擦接触するように意図されている。横断部材とプーリシーブとの間の摩擦接触によって、それらの間で力を伝達することができ、それによって、駆動ベルトがトランスミッションプーリの一方から他方のトランスミッションプーリに駆動トルクと回転運動を伝達することができる。

通常、駆動ベルトの横断部材の多くは、同じ形状を有しているが、互いに異なる設計の２つ以上のタイプの横断部材を１つの駆動ベルトに含めることも周知である。後者の点において、駆動ベルトが、互いに厚さの異なる、すなわち第１のタイプの横断部材が第２のタイプの横断部材よりも薄い（または厚い）横断部材を備えることが当技術分野で知られている。例えば、欧州特許出願公開第１１７８２４０号明細書において、３つのタイプの横断部材を１つの駆動ベルトに含めることが記載されており、駆動ベルトにおける１つまたは複数の無端キャリアの全周にわたっている横断部材の列における横断部材の間の隙間量を効率的に減らすために、それぞれのタイプは異なる厚さを有している。さらに、欧州特許出願公開第０３０５０２３号明細書において、トランスミッションの作動時にトランスミッションプーリに次々に衝突する横断部材によって生じるノイズを減衰させるために、駆動ベルトに互いに異なる厚さの２つ以上のタイプの横断部材を設け、かつ駆動ベルトにおける１つまたは複数の無端キャリアの全周に沿って駆動ベルトに組み込むときにこれらの横断部材を無作為に混在させることが知られている。

本発明は、厚さの異なる複数の横断部材を有するこの周知の駆動ベルトの設計および作動を改善することを目的としている。より詳細には、本発明は、駆動ベルトの曲線軌道において横断部材および横断部材の間に作用する荷重を減らすことを目的としている。

本発明は、２つの隣り合う横断部材の互いに対する相互の傾きは、ロッキングエッジを介した主に半径方向におけるこれら２つの横断部材の間の主に軸方向に向けられた接触線の変位を伴うという技術的洞察から出発する。すなわち、横断部材の互いに接触し合う表側および裏側本体表面のうちの一方が、他方の本体表面に関して離れる。そのような装置、すなわち周知の駆動ベルトにおいて、２つの隣り合った相対的に傾いた横断部材の間の接触線の半径方向の変位は、相対的傾斜量、すなわち横断部材間の傾斜角度だけでなく、ロッキングエッジの１つまたは複数の曲率半径、すなわちロッキングエッジ半径に依存している。大きな傾斜角度および／または大きなロッキングエッジ半径は、小さな傾斜角度および／または小さなロッキングエッジ半径に比べて、より大きな半径方向変位をもたらす。さらに、本発明に内在しているのは、駆動ベルトの一定の曲線部分、例えばトランスミッションプーリに巻き掛けられかつ接触している部分において、そのような曲がったベルト部分における隣り合う横断部材の各対の間の傾斜角度は、（このため）これらの横断部材の厚さに依存しているという概念である。

従って、互いに異なる厚さの横断部材を備えた駆動ベルトにおいては、一定に曲がっているベルト部分においてでさえ、異なる傾斜角度が複数対の隣り合う横断部材の間において生じる。これらの異なる傾斜角度によって、ロッキングエッジにおいて、異なる半径方向変位、従って、隣り合う横断部材の間の軸方向接触線の異なる半径位置が生じる。先行する横断部材と接触する半径方向位置が、後続する横断部材との接触する半径方向位置と異なるとき、横断部材は不利益かつ追加的な曲げ力を受ける。そのうえ、そのような現象は、プーリシーブに関する横断部材の望ましくない追加的な回転および／または摺動を引き起こすことがある。

本発明は、以下で示される請求項１の技術的特徴を有する駆動ベルトを提供することによって、上述の現象およびそれに付随した不利益を克服または少なくとも減らすことを意図している。従って、本発明によれば、横断部材のロッキングエッジの凸状曲面は、その特定の横断部材の厚さに関係している。具体的には、駆動ベルトにおいて、（比較的）薄い横断部材のロッキングエッジの曲率は、（比較的）厚い横断部材のロッキングエッジの曲率よりも小さい。結果として、２つの厚い横断部材の間の接触に比べて、２つの薄い横断部材の間の接触において、横断部材の間の傾斜角度に関連した軸方向接触線のより大きな半径方向変位が発生する。

好ましくは、厚さの異なる複数の横断部材のロッキングエッジの凸状曲面は、一定に曲がったベルト部分において、軸方向接触線の同様の半径方向変位が、その部分で隣り合う横断部材の各対の間で発生するように互いに適合されている。実際に大抵そうであるように、ロッキングエッジの凸状曲面が一定の、すなわち単一の曲率半径によって規定されている場合、上記の相互の適合は以下のように数学的に表すことができる。

ここで、
ＲＥＲ₁は、第１のタイプの横断部材のロッキングエッジの曲率半径を示しており、
Ｄ₁は、その第１のタイプの横断部材の厚さを示しており、
Ｄ₂は、第２のタイプの横断部材の横断部材の厚さを示しており、
ＲＥＲ₂は、その第２のタイプの横断部材のロッキングエッジの曲率半径を示している。

上記の式（１）は、３つ以上のタイプの互いに異なる厚さの横断部材が駆動ベルトに用いられている場合にも適用することができる。そのような場合、式（１）は、そのようなタイプの２つの横断部材の各対に適用することができる。

本発明は、図面を参照にし、かつ本発明の好ましい実施の形態に関して、本発明の以下の記載に基づいてより詳細に説明される。図面中、同じ参照符合は、同じまたは類似の構造および／または部分を示している。

２つのプーリ上を走行している駆動ベルトを備えた連続可変トランスミッションの概略斜視図であって、駆動ベルトは無端キャリアと複数の横断部材とを備えている。 周知の駆動ベルトを周方向で見た断面図である。 周知の駆動ベルトの横断部材の幅方向の図である。 駆動ベルトの曲線部分の概略拡大図であって、その曲線部分は、互いに厚さが異なる以外は同じ形状の横断部材を備えている。 図４と同様の、駆動ベルトの曲線部分の概略拡大図であって、横断部材は、互いに異なる厚さだけでなく、互いに異なる曲面のロッキングエッジも備えている。

図１の連続可変トランスミッションの概略図は、駆動ベルト３を示している。駆動ベルト３は、２つのプーリ１，２上を走行しており、かつ閉じた、すなわち無端のキャリア３１と、キャリア３１の周方向に沿って装着かつ配置されている実質的に連続した列の横断部材３２とを備えている。図示されている位置において、上部プーリ１は、下部プーリ２よりも速く回転している。各プーリ１，２の２つの円錐シーブ４，５の間の距離を変えることによって、各プーリ１，２における駆動ベルト３のいわゆる走行半径Ｒを変えることができ、その結果として、２つのプーリ１，２の間の回転速度比ｉを変えることができる。これは、トランスミッションの入力軸６と出力軸７との間の回転速度の差を変える周知のやり方である。

図２において、ベルト３の周方向または長さ方向Ｌ、すなわちベルト３の軸方向または幅Ｗ方向および半径方向または高さＨ方向に垂直な方向を向いている、駆動ベルト３の断面図が示されている。この図２は、２つの無端キャリア３１の存在を示している。２つの無端キャリアは断面図で示されており、かつ駆動ベルト３の横断部材３２を搬送かつ案内しており、そのうちの１つの横断部材３２の正面図が示されている。

駆動ベルト３の横断部材３２および無端キャリア３１は、典型的には金属、通常は鋼で形成されている。横断部材３２は、各プーリ１，２のシーブ４，５の間に作用する締付力を、横断部材の両軸方向側に設けられたプーリ接触面３７を介して受ける。これらのプーリ接触面３７は、各プーリ１，２の２つのシーブ４，５の間で画定されているＶ字角度に実質的に適合するように半径方向外向きに互いに拡開している。横断部材３２は、無端キャリア３１に沿って周方向Ｌに移動、すなわち摺動することができ、それによって、トランスミッションプーリ１，２の間で力が伝達されるとき、この力は、互いに押し付け合っており、かつ駆動ベルト３およびプーリ１，２の回転の順方向に互いに押圧している横断部材３２によって伝達される。無端キャリア３１は、駆動ベルト３をまとめて保持しており、この特定の例示的な実施の形態においては、それぞれ５つの別個の無端バンドから構成されており、その無端バンドは、同心円状に重なり合って無端キャリア３１を形成している。実際には、無端キャリア３１は、６つ以上の無端バンド、例えば最大１２またはそれ以上の無端バンドを備えていることが多い。

図３において側面図でも示されている横断部材３２は、向かい合って位置しており、かつ横断部材３２の反対側に向かって開口している２つの切り欠き３３を備えている。各切り欠き３３は、２つ無端キャリア３１のうちの各一方を収容している。従って、横断部材３２の第１の部分またはベース部３４は、無端キャリア３１から半径方向内向きに延びており、横断部材３２の第２の部分または中央部３５は、無端キャリア３１の間に配置されており、横断部材３２の第３の部分または上部部分３６は、無端キャリア３１から半径方向外向きに延びている。各切り欠き３３の半径方向内側は、横断部材３２のベース部３４のいわゆる支持表面４２によって画定されており、その支持表面４２は、ほぼ上部部分３６の方向で半径方向外側を向いている。この支持表面４２は、特にトランスミッションプーリ１，２に巻き掛けられかつ接触している駆動ベルト３の部分において、無端キャリア３１の内側と接触する。

横断部材３２の、周方向Ｌで反対側に面している２つの本体表面３８，３９の第１の表面または裏側面３８は、実質的に平らである。横断部材３２の他方の表面または表側本体表面３９は、いわゆるロッキングエッジ１８を備えている。ロッキングエッジ１８は、半径方向Ｈにおいて、裏側面３８と実質的に平行に延びている表側面３９の上部部分と、裏側面３８に向かって延びるように傾斜している下部部分との間の移行部を形成している。図２において、ロッキングエッジ１８は、単線によって概略的に示されているだけであるが、実際には、ロッキングエッジ１８は、たいてい表側面３９の部分１８という形で提供されており、その部分１８は軸方向Ｗにおいて直線かつ平坦であるが、半径方向Ｈにおいて凸状に曲がっている。従って、横断部材３２の、ロッキングエッジ１８から半径方向外向きに／ロッキングエッジ１８の上方に配置されている上部部分は、横断部材３２の本体表面３８，３９の間において、すなわち周方向で見ると、実質的に一定の寸法を備えており、通常、その寸法は横断部材３２の厚さと言われるものである。

図４において、複数の横断部材３２の、ロッキングエッジ１８の上端部から下側の下部部分３４^*（図３も参照）が、互いに回転している位置において示されており、プーリ１，２の回転中心ＣＯＴを中心に回転しながら、トランスミッションプーリ１，２に巻き掛けられかつ接触している駆動ベルト３の一部を代表的に示している。図４は、駆動ベルト３の上記部分における４つの隣り合う横断部材３２の群を示しており、そのうちの１つの横断部材３２”は、他の横断部材、すなわち厚い横断部材３２’よりも薄い。本発明をより明確に示すために、図４は正確な縮尺で描かれているわけではないことに注意されたい。

図４から、軸方向に配向した接触線ＣＬが、２つの隣り合う横断部材３２’，３２”の間に存在していることが分かり、その接触線ＣＬは、ロッキングエッジ１８上に配置されており、かつその接触線ＣＬは、その２つの隣り合う横断部材３２’，３２”の間の傾斜角度α１，α２が大きくなると、ロッキングエッジ１８の凸状曲面にわたって半径方向内向きに変位する。駆動ベルト３は２つのタイプの横断部材３２’，３２”を備えており、１つの目のタイプ３２’はより厚く、その他の点では２つ目のタイプ３２”と同じ形状を有しており、図４に示されているように、駆動ベルト３の一定に曲がった部分においてでさえ、横断部材３２’，３２”の間の傾斜角度α１，α２は異なる。結果として、隣り合う横断部材３２’，３２”の全ての対の間における接触線ＣＬ’，ＣＬ”は、（全てが）同じ半径方向位置に配置されているわけではない（円ＬＣを、接触線ＣＬ’および接触線ＣＬ”とそれぞれ比べてみよ）。実際、薄い後続の横断部材３２’とその先行する各横断部材３２”との間の傾斜角度α２は比較的小さいので、これら２つの横断部材３２’，３２”の間の接触線ＬＣ”は、厚い横断部材３２’のロッキングエッジ１８における接触線ＬＣ’よりも半径方向外向きに配置されている。

図４に示されている駆動ベルト３は、それ自体が良好に機能することができるにもかかわらず、駆動ベルト３の横断部材３２は、駆動ベルト３の作動時に、各接触線ＣＬの位置において、表側および裏側本体表面３８，３９において横断部材３２の間に作用する（反応）力によってある程度不均等および／または不利益に荷重を受ける。

駆動ベルト３の設計の改良は、横断部材３２のロッキングエッジ１８の曲率半径ＲＥＲが、駆動ベルト３の厚さの異なる他の横断部材３２に関して、その特定の横断部材３２の厚さに反比例することによって、本発明により達成される。すなわち、互いに異なる厚さを有する２つのタイプの横断部材３２’，３２”を備えた駆動ベルト３において、比較的厚い横断部材３２’のロッキングエッジ１８’の曲率半径ＲＥＲ₁が、比較的薄い横断部材３２”のロッキングエッジ１８’の曲率半径ＲＥＲ₂よりも小さい。

後者の駆動ベルトの設計が図５に示されている。実際、図５の例において、区別可能な曲率半径ＲＥＲ₁，ＲＥＲ₂は、２つのタイプの横断部材３２’，３２”の各厚さＤ₁，Ｄ₂に正確に適合されており、駆動ベルト３の一定に曲がっている部分における隣り合う横断部材３２’，３２”の任意の対の間の接触線ＣＬは、少なくとも近接した近似で共通の（仮想）円ＬＣに配置されている。

本発明の範囲は、上述の例に限定されておらず、そのいくつかの変更および修正が、添付の特許請求の範囲に規定される本発明の範囲を逸脱することなく可能であることが当業者には明らかであろう。

Claims (3)

1. 無端キャリア（３１）と、該無端キャリア（３１）に摺動可能に配置された複数の連続した横断部材（３２）とを備えた駆動ベルト（３）であって、
   前記横断部材（３２）はそれぞれ、表側本体表面（３９）と裏側本体表面（３８）とを有しており、前記表側本体表面（３９）と前記裏側本体表面（３８）との間で、前記横断部材（３２）は厚さ方向に延びており、かつ前記表側本体表面（３９）および前記裏側本体表面（３８）の少なくとも一方は凸状曲面部分（１８）を有しており、互いに異なる寸法を前記厚さ方向に有する少なくとも２つのタイプの横断部材（３２）が前記駆動ベルト（３）に含まれている、駆動ベルト（３）において、
   前記厚さ方向に最も大きい寸法を有するタイプの横断部材（３２’）の前記凸状曲面部分（１８）の曲率半径が、前記厚さ方向に最も小さい寸法を有するタイプの横断部材（３２”）の前記凸状曲面部分（１８）の曲率半径よりも小さいことを特徴とする駆動ベルト（３）。
2. 前記横断部材（３２）の前記厚さ方向において前記寸法を有する、前記横断部材（３２’）の前記凸状曲面部分（１８）の前記異なる曲率半径の間の比が、前記厚さ方向において異なる寸法の前記横断部材（３２）の幅方向において前記異なる寸法の間にも均しく存在している、請求項１記載の駆動ベルト（３）。
3. 前記駆動ベルト（３）の横断部材（３２）が式
   

   

   を満たし、
   ここで、
   ＲＥＲ₁は、前記駆動ベルト（３）における第１のタイプの横断部材（３２’）の前記凸状曲面部分（１８）の前記曲率半径であって、
   Ｄ₁は、前記第１のタイプの横断部材（３２’）の前記厚さ方向における前記寸法であって、
   ＲＥＲ₂は、第２のタイプの横断部材（３２”）の前記凸状曲面部分（１８）の前記曲率半径であって、
   Ｄ₂は、前記第２のタイプの横断部材（３２”）の前記厚さ方向における前記寸法である、請求項１または２記載の駆動ベルト（３）。

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